Näppärä kaksiulotteinen transistorirakenne

Kaksiulotteiset materiaalit kiinnostavat elektroniikka-alaa esimerkiksi transistorien rakenneratkaisuina. Niiden rajapintoina on ajateltu käyttää keinotekoisia van der Waals heterorakenteita mutta sellaiseen liittyy erilaisia epävakaustekijöitä.

Molybdeeni ditelluride (MoTe2) on kiteinen kaksiulotteinen yhdiste, jota on tuotettu 1960-luvulta lähtien erilaisilla menetelmillä, mutta ennen viime vuotta sitä ei ollut koskaan saatu tarpeeksi puhtaaseen muotoon, jotta se kelpaisi elektroniikalle.

Viime vuonna etelä-korealaisen Institute for Basic Sciencen (IBS) vetämä tutkimus Young Hee Leen johtamana kehitti valmistusmenetelmän puhtaan MoTe2:en luomiseksi.

Lisäksi he onnistuvat tekemään molybdeeni ditelluridea sekä puolijohtavana 2H-MoTe2 että metallisena 1T-MoTe2 variaatioina, jotka molemmat ovat stabiileja huoneenlämmössä.

IBS:n tutkimusryhmä pystyi hyödyntämään materiaalista tehtyä kahta versiota niin, että raja, jossa puolijohtava (2 H) ja metallinen (1T) MoTe2 kohtaavat on ohminen homoliitos. 

Tästä edelleen luotu kaksiulotteinen transistori hyödyntää siten sekä puolijohdeominaisuuksia että metallin hyvää johtavuutta. Materiaalin faasin muutos toteutettiin tarkkarajaisella laserkuumennuksella.

Tämä on tutkijoiden mukaan näppärä ratkaisu ongelmiin, jotka harmittavat tutkijoita ja insinöörejä. Käyttämällä vain yhtä materiaalia laitteen kanavassa ja metalli-puolijohde liitoksessa, saadaan aikaan energiatehokkaampi ohminen kontakti piirin metallielektrodeihin.

Lisäksi MoTe2:n kaista-aukko noin 1 eV, eli sama kuin piillä eli sitä voidaan soveltaa ilman suuria muutoksia rakenteisiin, joita käytetään nykypäivän piiteknologioissa.

Aiheesta aiemmin:

Kaksiulotteiset lähempänä käytäntöä